EP0151686B1 - Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen Download PDF

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EP0151686B1
EP0151686B1 EP84111884A EP84111884A EP0151686B1 EP 0151686 B1 EP0151686 B1 EP 0151686B1 EP 84111884 A EP84111884 A EP 84111884A EP 84111884 A EP84111884 A EP 84111884A EP 0151686 B1 EP0151686 B1 EP 0151686B1
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EP
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thin layer
process according
light
photopolymerization catalyst
wavelength
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Michael Dr. Angrick
Ullrich Trautwein
Kurt Lenz
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Kulzer GmbH
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Kulzer GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/07—Stiffening bandages
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for producing orthodontic appliances and apparatus by applying a monomer containing acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester to a plaster model and polymerizing the material.
  • Orthodontic devices and equipment are used to regulate the dentition and eliminate tooth position abnormalities.
  • they are made of acrylic or methacrylate-based plastic, they can be produced by applying powdered polyacrylate or polymethacrylate and liquid monomer, usually methyl methacrylate, to plaster models using the drip process or using the spraying or modeling technique and subsequent polymerization at elevated temperature under pressure will.
  • German utility model 6 753 339 describes a plurality of dental prostheses formed in the deep-drawing process and lying in several layers on top of one another and connected to one another by adhesive layers, as well as orthodontic appliances and the like.
  • One method used in the field of dental prosthetics for the production of dentures is that of layering polymerizable material onto a plaster mold and polymerizing it by heating, irradiation with visible light or UV light or in some other way (see for example DE-B-1 516 456 and DE-A-2 910 077).
  • the partial polymerization takes place at a certain temperature to be determined, depending on the type of monomer, by means of heat, radiation or high frequency, and the finished polymerization mostly with listed simple aids (flame, hot air, infrared lamp and the like).
  • the cast model can be produced by step-by-step build-up in thin layers, which immediately harden to a hard, dimensionally stable plastic when exposed to light. It is advantageous to use visible light in the wavelength range of approximately 400-500 nm for the photopolymerization; however, shorter-wave radiation areas are also possible.
  • EP ⁇ A ⁇ 0018672 describes a material for coatings which can be hardened by irradiation with UV light and which can contain the adduct of a hydroxy ester of acrylic or methacrylic acid and a di-, tri- or tetraisocyanate.
  • the solution to the problem is a process for the production of orthodontic devices and apparatus by applying a 40-80% by weight of the diurethane dimethacrylate prepared from 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate and 2-hydroxyethyl methacrylate and a material containing a photopolymerization catalyst in a thin layer onto a plaster model, partial polymerisation of the material up to a gel-like consistency by brief exposure to light with a wavelength of 400-450 nm, repetition of layer-by-layer application and brief exposure until the desired layer thickness and shape for the device or apparatus is reached, and complete polymerization to the exclusion of the partially polymerized material by irradiation with light of a wavelength of 350 nm.
  • the process according to the invention has proven particularly useful when a material which, in addition to at least 40% by weight, preferably 40-80% by weight, of the said diurethane dimethacrylate is a prepolymer based on an acrylated polyurethane or a prepolymer based on an acrylated epoxy resin and / or bis - [4 - (2 - hydroxy - 3 - methacryloyloxypropoxyphenyl] - dimethyl - methane - also known as bis-GMA - and containing one or more low-viscosity acrylic acid esters and / or methacrylic acid esters, also known as reactive diluents or diluting monomers.
  • 2-Hydroxyethyl acrylate, tripropylene glycol diacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, butoxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, butanediol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate and dodecanediol dimethacrylate have proven particularly useful.
  • Wavelength of 400-450 nm forms a load-bearing layer of gel-like consistency from the layered material, which has a honey-like consistency, to which - without changing - further material can be applied.
  • the orthodontic appliances and apparatuses produced by the method according to the invention are transparent and colorless or - if a material colored with a suitable dye was used - colored.
  • the photopolymerization catalyst present in the material can be any known photoinitiator for the photopolymerization of acrylic and methacrylic acid esters.
  • Photoinitiators of ketones and reducing agents have proven successful.
  • Mixtures of camphorquinone and amines for example methyldiethanolamine or triethanolamine, are preferred, especially those which additionally contain benzoyl compounds known as catalysts for photopolymerization, for example benzil acetals and benzoyl alkanols.
  • an orthodontic appliance using the method according to the invention and the material used for this purpose, which is preferably packaged in opaque screw presses or syringes.
  • the material is applied in a thin layer to the prepared, insulated plaster model, with the clips and wires used being carefully washed around.
  • the material is then partially polymerized by short-term irradiation (5-10 sec.) With light of a wavelength of 400-450 nm, which gives it a gel-like consistency.
  • further material is gradually applied in layers and, as described, partially polymerized by brief exposure to radiation.
  • the partially polymerized material on the plaster model is irradiated for 2 minutes and - after removing the plaster model - from the opposite side for 1 minute with light of a wavelength of 350 nm.
  • the orthodontic device thus produced can, if necessary, be reworked in the usual way.
  • the irradiation is carried out with commercially available halogen lights of sufficient energy, for example with the Wolux-halogen translux device from Kulzer and UV radiation sources, in particular with a high-pressure mercury lamp.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen durch Aufbringen eines monomere Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester enthaltenden Materials auf ein Gipsmodell und Polymerisation des Materials.
  • Kieferorthopädische Geräte und Apparaturen dienen der Gebißregulierung und der Beseitigung von Zahnstellungsanomalien. Sie können, soweit sie aus Kunststoff auf Acrylat- beziehungsweise MethacrylatBasis bestehen, durch Aufbringen von pulverförmigem Polyacrylat beziehungsweise Polymethacrylat und flüssigem Monomer, meist Methylmethacrylat, auf Gipsmodelle nach dem Tropfverfahren oder unter Anwendung der Sprühtechnik oder der Modelliertechnik und anschließende Polymerisation bei erhöhter Temperatur unter Druck hergestellt werden.
  • Aus einer Mehrzahl von im Tiefziehverfahren geformten und in mehreren Lagen aufeinanderliegenden sowie durch Klebeschichten miteinander verbundenen Kunststoff-Platten bestehende Zahnprothesen, keiferorthopädische Apparaturen und dergleichen werden in dem deutschen Gebrauchsmuster 6 753 339 beschrieben.
  • Ein auf dem Gebiet der Zahnprothetik angewandtes Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz ist das des schichtweisen Aufbringens von polymerisierbarem Material auf eine Gipsform und der Polymerisation durch Erwärmen, Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht oder auf andere Weise (siehe zum Beispiel DE-B-1 516 456 und DE-A-2 910 077).
  • Bei dem in DE-B-1 516 456 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Zahnersatzteilen durch schichtweises Auftragen von polymerisierbaren Massen und Polymerisation erfolgt die Teilpolymerisation bei einer bestimmten, je nach Art des Monomers festzulegenden Temperatur durch Wärme, Strahlung oder Hochfrequenz, die Fertigpolymerisation meist mit den angeführten einfachen Hilfsmitteln (Flamme, Heißluft, Infrarotlampe und dergleichen).
  • Die EP-A-0 110 193, welche einen Stand der Technik gemäß Art 54(3)(4) darstellt, betrifft ein Verfahren zur Herstellung individueller Metallgußteile unter Verwendung eines mindestens teilweise durch Photopolymerisation einer photopolymerisierbaren Masse aufgebauten Gußmodells. Das Gußmodell kann durch schrittweisen Aufbau in dünnen Schichten, die unter Lichteinwirkung sofort .zu einem harten, formstabilen Kunststoff erhärten, hergestellt werden. Es ist vorteilhaft, sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von etwa 400-500 nm für die Photopolymerisation zu verwenden; jedoch sind auch kürzerwellige Strahlungsbereiche möglich.
  • In EP―A―0018672 wird ein durch Bestrahlung mit UV-Licht härtbares Material für Überzüge beschrieben, das das Addukt aus einem Hydroxyester der Acryl- oder Methacrylsäure und einem Di-, Tri-oder Tetraisocyanat enthalten kann.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen durch Aufbringen eines polymerisierbaren Materials auf ein Gipsmodell und Polymerisation des Materials zu schaffen, das es erlaubt, diese Geräte und Apparaturen mit hoher Detailgenauigkeit und unter Verwendung eines gebrauchsfertigen Einkomponenten-Materials mit praktisch unbegrenzter Verarbeitungszeit anzufertigen.
  • Die Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen durch Aufbringen eines 40-80 Gewichts-% des aus 2,2,4 - Trimethylhexamethylendiisocyanat und 2 - Hydroxyäthylmethacrylat hergestellten Diurethandimethacrylats und einen Photopolymerisationskatalysator enthaltenden Materials in dünner Schicht auf ein Gipsmodell, teilweise Polymerisation des Materials bis zu gelartiger Konsistenz durch kurzzeitige Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 400-450 nm, Wiederholen von schichtweisem Aufbringen und kurzzeitiger Bestrahlung so lange, bis die für das Gerät beziehungsweise die Apparatur gewünschte Schichtdicke und Form erreicht ist, und auschließende vollständige Polymerisation des teilweise polymerisierten Materials durch Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 350 nm.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich besonders bewährt, wenn ein Material, das neben mindestens 40 Gewichts-%, vorzugsweise 40-80 Gewichts-%, des genannten Diurethandimethacrylats ein Prepolymer auf Basis eines acrylierten Polyurethans oder ein Prepolymer auf Basis eines acrylierten Epoxidharzes und/oder Bis - [4 - (2 - hydroxy - 3 - methacryloyloxypropoxyphenyl] - dimethyl - methan-auch als Bis-GMA bezeichnet-und einen oder mehrere niedrigviskose, auch als reaktive Verdünnungsmittel oder verdünnende Monomere bezeichnete Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester enthält, eingesetzt wird.
  • Als reaktive Verdünnungsmittel können alle bekannten Acryl- und Methacrylsäureester dieser Art verwendet werden.
  • Besonders bewährt haben sich 2 - Hydroxyäthylacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Pentaerythrittetraacrylat, Butoxyäthylacrylat, 2 - Hydroxyäthylmethacrylat, Butandioldimethacrylat, Triäthylenglykoldimethacrylat und Dodecandioldimethacrylat.
  • Durch den Zusatz der Prepolymeren und/oder des Bis-GMA und der niedrigviskosen Acryl- und Methacrylsäureester wird ein Material erhalten, das aufgrund seines Fließverhaltens die Modelloberfläche mit ihren Vertiefungen und Erhöhungen getreu nachbildet und Klammern, Drähte, Dehnungsschrauben und dergleichen dicht umhüllt.
  • Durch die erste kurzzeitige-etwa 5 bis 10 Sekunden dauernde-Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 400-450 nm bildet sich aus dem schichtförmig aufgebrachten, eine honigartige Konsistenz besitzenden Material eine tragfähige Schicht von gelartiger Konsistenz, auf die-ohne sie zu verändern-weiteres Material aufgebracht werden kann.
  • Infolge der getreuen Nachbildung der Modelloberfläche, der ein genaues Arbeiten ermöglichenden Transparenz des Materials und der auf der Art des schichtweisen Aufbaus und der teilweisen Polymerisation beruhenden geringen Volumenänderung (Schrumpfung durch Polymerisation) ist die Paßgenauigkeit und Dimensionstreue der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kieferorthopädischen Geräte und Apparaturen sehr gut.
  • Abgesehen von den Klammern, Drähten, Dehnungsschrauben und dergleichen sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kieferorthopädischen Geräte und Apparaturen transparent und farblos oder-falls ein mit einem geeigneten Farbstoff gefärbtes Material benutzt wurde-farbig.
  • Der in dem Material vorhandene Photopolymerisationskatalysator kann irgendein bekannter Photoinitiator für die Photopolymerisation von Acryl- und Methacrylsäureestern sein.
  • Bewährt haben sich Photoinitiatoren aus Ketonen und Reduktionsmitteln, Bevorzugt werden Gemische Aus Campherchinon und Aminen, zum Beispiel Methyldiäthanolamin oder Triäthanolamin, besonders solche, die zusätzlich noch als Katalysatoren für die Photopolymerisation bekannte Benzoylverbindungen, zum Beispiel Benzilacetale und Benzoylalkanole, enthaltisn.
  • Zur näheren Erläuterung wird in den folgenden Beispielen die Herstellung eines kieferorthopädischen Gerätes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und das dazu benutzte Material, das vorzugsweise in lichtundurchlässige Schraubenpressen oder Spritzen verpackt wird, beschrieben.
    • Beispiel 1 Herstellung eines kieferorthopädischen Gerätes
  • In dünner Schicht wird das Material auf das vorbereitete, isolierte Gipsmodell aufgebracht, wobei die verwendeten Klammern und Drähte sorgfältig umspült werden. Das Material wird dann durch kurzzeitige Bestrahlung (5-10 sec.) mit Licht einer Wellenlänge von 400-450 nm teilweise polymerisert, wobei es eine gelartige Konsistenz bekommt. Dann wird nach und nach weiteres Material in Schichten aufgebracht und-wie beschrieben-durch kurzzeitige Bestrahlung teilweise polymerisiert. Ist Form und Gestalt des gewünschten Gerätes .erreicht, so wird das auf dem Gipsmodell befindliche teilweise polymerisierte Material 2 Minuten long und-nach Abnehmen von Dem Gipsmodell-noch 1 Minute lang von der Gegenseite her mit Licht einer Wellenlänge von 350 nm bestrahlt. Das so hergestellte kieferorthopädische Gerät kann, falls es erforderlich sein sollte, in üblicher Weise nachbearbeitet werden.
  • Die Bestrahlung erfolgt mit handelsüblichen Halogenleuchten ausreichender Energie, zum Beispiel mit dem Wolfram - Halogen - Lichtgerät Translux der Firma Kulzer, und UV-Strahlenquellen, insbesondere mit einer Quecksilber - Hochdrucklampe.
    • Beispiel 2 Polymerisierbares Material
  • Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von kieferorthopädischen Geräten und Apparaturen durch Aufbringen eines 40-80 Gewichts-% des aus 2,2,4 - Trimethylhexamethylendiisocyanat und 2 - Hydroxyäthylmethacrylat hergestellten Diurethandimethacrylats und eine Photopolymerisationskatalysator enthaltenden Materials in dünner Schicht auf ein Gipsmodell, teilweise Polymerisation des Materials bis zu gelartiger Konsistenz durch kurzzeitige Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 400-450 nm, Wiederholen von schichtweisem Aufbringen und kurzzeitiger Bestrahlung so lange, bis die für das Gerät beziehungsweise die Apparatur gewünschte Schichtdicke und Form erreicht ist, und anschließende vollständige Polymerisation des teilweise polymerisierten Materials durch Bestrahlung mit Licht einer Wellenlänge von 350 nm.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zusätzlich ein Prepolymer auf Basis eines acrylierten Polyurethans oder ein Prepolymer auf Basis eines acrylierten Epoxidharzes und/oder Bis - [4 - (2 - hydroxy - 3 - methacryloyloxypropoxyphenyl] - dimethylmethan enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zusätzlich einen oder mehrere niedrigviskose Acrylsäureester und/oder Methacrylsäureester enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Photopolymerisationskatalysator ein Gemisch aus einem oder mehreren Ketonen und einem Amin enthält.
5. Verfharen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Photopolymerisationskatalysator ein Gemisch aus Campherchinon und einem Amin ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Photopolymerisationskatalysator zusätzlich mindestens eine Benzoylverbindung enthält.
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